专利名称：一种直驱式全自动波轮洗衣机及其洗涤方法普通的波轮洗衣机是靠减速器，用皮带进行能量传递的，波轮是平的或凹下去 的，洗涤时通过加大量的水，靠波轮的来回转动带动衣物的翻转，其翻转左右方向上要多 于上下方向，因而，常常造成放在上面的衣服洗不干净，衣物的洗净均勻度很差，一般在 70% -90%之间。另外，工作状态电机的转动时间都比较长，一般在1. 0-1. 6之间，换向也比 较慢，需要停止时间在0. 4-0. 6之间。电机的速度一般是不能变化的，虽然有的程序的水流 也是循环变换的，但是采用的都是每间隔长时间的正常水流，再加一段短时间的加强水流， 依次反复。加强水流指的是比正常水流的转动时间长，停止时间短的水流。全自动波轮洗衣机的洗涤方式一般是通过波轮长时间来回的搅拌来完成的，为了 达到洗净效果，电机的转动时间一般比较长，并且由于电机转动的时间长对整机的平衡要 求较高，造成普通的洗衣机在洗涤时，需要加大量的水，来减少衣物与桶之间的摩擦带来的 阻力。同时由于电机转动的时间较长，造成洗衣机洗涤时的电能比较大；而且，电机转动的 时间长也造成了衣物之间的相互缠绕。因此，普通的洗衣机在洗涤时，具有耗水高，耗电高， 易缠绕的缺点。申请号为00121919. 7的中国专利公开了一种用于在包含有洗涤滚筒和叶轮的自 动洗衣机内洗涤织物的方法和装置。该方法包括将织物装入到洗涤腔内；将足以浸湿该 织物、但又不会在叶轮摆动期间使织物脱离与叶轮间的摩擦接合的洗涤液加入到洗涤腔 内；并使叶轮摆动，以便以摆动方式来拖动位于叶轮正上方的织物，其中该织物在洗涤腔内 沿反向环形路径翻转，该反向环形翻转模式是通过摆动叶轮与支承在该叶轮上方的织物之 间的直接接触所形成的。在上述发明中的洗衣机，采用的电机的速度是先高后低，转动方式 是先采用水流较长速度较高的初始驱动曲线，电机运转起来后，采用水流较短速度较低的 保持驱动曲线。其初始驱动曲线，只是用来启动衣服的运动，以后一直按照保持驱动曲线来 运动。上述专利中初始驱动速度比保持驱动的速度高，初始驱动的电机的行程比保持驱 动的行程长。由于该种洗涤方式的电机的行程较短，电机的启动速度很高，切换方向很快， 容易造成洗涤桶内衣物不平衡，负载容易偏在桶的一侧，造成洗涤桶晃动厉害，从而造成整 机震动。而且电机的启动速度高于保持速度，启动行程也长于保持行程，这样造成整机在洗 涤开始的时候，衣物在洗涤桶内的不平衡加剧，整机的震动更加厉害。另外由于该原因，衣 物在较低的保持速度和较短的行程的运动过程中，翻转的次数也会降低，尤其是大负载时， 由于保持速度和行程是不变的，造成衣物在洗涤桶内的不平衡无法得到自动修正，从而导 致衣物的不平衡和整机的震动愈发加剧。有鉴于此特提出本发明。
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种使电机的速度由慢 到快，循环变换水流的洗涤方法，使该洗涤方式的洗衣机在工作时，能够自动平衡负载，使 整机的震动变小。本发明的另一目的在于提供一种直驱式电机直接驱动波轮，洗涤时电机的速度由 慢到快，循环变换水流的的全自动波轮洗衣机。为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是一种直驱式全自动波 轮的洗涤方法，其特征在于通过直驱电机直接驱动波轮的方式进行洗涤，当电机开始启动 至洗涤状态时，电机的初始速度低于运转过程的保持速度。在保持速度运转的过程中采用循环变速的循环水流驱动方式，对应为洗涤桶内的 水流循环翻转，电机先运转长时间的强水流驱动将衣物翻转开后，再进行短时间的平衡水 流驱动自动修正衣物在洗涤桶内的偏置，依次循环。具体的洗涤方法为，洗涤开始，电机的初始速度采用低速度30HZ-50HZ，运转2_3 秒后，采用循环水流驱动方式来进行洗涤衣物翻转的运动，该循环水流驱动包括，先采用 速度高，时间长的强水流驱动洗涤方式，该强水流根据负载的大小是转0. 8秒停0. 1秒， 或是转0. 9秒停0. 1秒；或者是转1. 0秒停0. 1秒或者以上范围的任意组合水流，速度 为70Hz-100Hz ；然后进行速度低时间短的平衡水流驱动，该平衡水流根据负载的大小是转 0. 5秒停0. 1秒，或者是转0. 6秒停0. 1秒，或者是其他弱水流组合，速度为50HZ-70HZ。洗涤时，水流循环翻转的表现形式为，衣物在洗涤桶内绕着波轮中心公转运动的 同时沿着波轮叶片向上的螺旋式上升运动，衣物运动至波轮中心的波轮颈部后从波轮中心 向周边翻转，顺着洗涤桶壁落下至桶底周边，再将桶底的衣物由外围向波轮中心翻转上来， 上面的衣物由中心向外围翻转下去，循环该过程。当衣物在洗涤桶底部并向波轮中心运动时，衣物在波轮转动形成的水流冲击作 用下、波轮叶片本身的摩擦力、推动力和波轮转动中产生对衣物的离心力共同作用下形成 三种运动结合，分别为公转运动和公转运动的同时沿着波轮叶片向上运动至波轮颈部的运 动，该两种运动方式组合在一起呈螺旋式上升且向中心聚合的运动轨迹，同时衣物自身的 运动方式为自翻转运动。在衣物运动到波轮颈部顶部的过程中，其受到下面将要向上运动的衣物给予的向 上的推力作用和水流的冲击作用；在衣物运动到波轮颈部顶部时，其由于惯性继续向上运 动，同时其受到自身的重力作用和下面已经落下的衣物给予的拉力和扭力及随波轮转动中 产生的离心力，衣物在短暂上抛后做向外翻转公转运动直至到达洗涤桶底部远离波轮中心 的位置，同时，衣物做自翻转运动。当衣物在洗涤桶底部波轮的外面时，其受力为使衣物随着波轮运动的来自波轮 的静摩擦力、使其向上运动的来自于波轮上面衣物的作用力、使衣物有向桶底和桶边沿运 动的来自被波轮搅拌的溢到波轮和洗涤桶之间的水流的作用力、阻止衣物运动的来自衣物 和洗涤桶之间的摩擦力，衣物自身及其垂直上方的衣物的合重力作用，衣物运动轨迹为，衣 物随波轮转动的同时沿着波轮向上运动。当衣物在桶底部波轮的外围时，由于在洗涤桶底与洗涤桶壁的圆周连接部设置有至少一个回水导向槽，洗涤时当水流通过回水导向槽产生相应的作用力托起衣物，将衣物 带回波轮上，随波轮转动的同时沿着波轮向上运动。当衣物在两个波轮叶片之间时，其所受力为垂直高度较低的衣物给予的摩擦力、 波轮在转动的过程形成的离心力、波轮叶片对衣物的推力、波轮在启动的过程中给予衣物 的静摩擦力、在波轮推动下形成的水流的作用力、垂直高度较高的衣物给予的扭力和阻力、 垂直度比其高的衣物及其自身重力的共同作用力，该过程中，波轮不停的停止、启动，波轮 的静摩擦力不停的对衣物作用，使其持续向上运动。在这个运动过程，衣物同时做自翻转运 动。当衣物顺着波轮叶片由外向中心往上爬行时，其受力为在上升过程中与周围衣 物的摩擦力、衣物自身和垂直高度比其高的并压在其上的衣物的合重力、靠下面的衣物给 予的向上的推力、波轮在启动过中的静摩擦力、水流的作用力、垂直高度较高的衣物给予的 扭力和阻力、随着波轮转动产生的离心力和波轮叶片给予的推力的合力；这个过程，衣物同 时做自翻转运动。当衣物顺着波轮叶片向波轮颈部最顶端运动时，其受力为波轮对衣物的摩擦力、 下面衣物给予的向上的推力、自身的重力及波轮的推力、随波轮叶片转动的离心力和水流 冲击力的合力。当衣物落下后，顺着洗涤桶底部倒角处往下落，衣物受到垂直高度低于其的衣物 的拉力、垂直高度高于其的衣物的压力、自身重力和洗涤桶转动过程中向心力的共同作用 力使其有趋向洗涤桶中心移动的趋势。上述的直驱式全自动波轮洗衣机，包括外壳、洗涤桶、设于洗涤桶底的波轮、电机、 进出水装置及控制装置，波轮包括波轮底盘及设于波轮底盘上的波轮叶片，其特征在于所 述的电机直接驱动波轮，波轮叶片为至少两层阶梯状结构，各梯层之间平滑过度，波轮叶片 高度由波轮底盘边沿沿径向方向向中心梯层增加，梯层之间为平滑弧面过度，各波轮叶片 沿径向汇聚于波轮底盘中心一凸起的波轮颈部。所述的波轮叶片至少包括下层与波轮底盘连接的底部基座和上层的凸筋，所述的 底部基座和凸筋分别包括相对波轮底盘边沿一侧的衣物上升面和与衣物上升面平滑过度 连接的左、右侧壁，所述的凸筋还包括与衣物上升面和左、右侧壁平滑过度连接的上表面。所述的波轮叶片包括底部基座和上层的凸筋，凸筋衣物上升面与底部基座衣物 上升面平滑过度，底部基座衣物上升面坡度为0° 45°，凸筋衣物上升面坡度为30° 60°，凸筋衣物上升面坡度比底部基座衣物上升面坡度至少高5°。所述的底部基座与波轮底盘连接的轮廓线由三部分轮廓曲线构成，波轮底盘边沿 处轮廓曲线的宽度最大，波轮底盘中心处轮廓曲线的宽度最小，最外的轮廓曲线为“八”字 型向波轮底盘中心方向收拢的圆弧曲线，中间的轮廓曲线呈“ 0”形，最里的轮廓曲线为向 波轮底盘中心处方向继续收拢的曲线。所述的底部基座沿衣物上升面平滑升高，衣物上升面在波轮底盘圆周边沿处与波 轮底盘倾斜角为90° 100°，最外轮廓曲线和最里轮廓曲线对应的左、右侧壁与波轮底 盘倾斜角为90° 100°，中间轮廓曲线对应的左、右侧壁与波轮底盘倾斜角为110° 120°。所述的凸筋左、右侧壁与波轮底盘的倾斜角比底部基座左、右侧壁与波轮底盘的倾斜角大30° 40°所述的波轮底盘自边沿向中心升高，于中心处凸起一下粗上细圆台结构的波 轮颈部，波轮底盘边沿倾斜角为0° 15°，波轮颈部圆台圆周面与垂直方向的夹角为 30° 士5°。所述的波轮颈部与波轮底盘之间连接处为弧形过度，弧形半径与最外的轮廓曲线 “八”字型向波轮底盘中心方向收拢的圆弧曲线弧度相同。上述的波轮底盘和与波轮底盘匹配的洗涤桶其半径比为0. 5 0. 8，最优为 0. 65 0. 75。洗涤桶底与洗涤桶壁的圆周连接部设置有至少一个回水导向槽。上述的回水导向槽槽底低于洗涤桶底的水平面。采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。本发明的全自动波轮洗衣机，采用直驱式的电动机直接驱动波轮进行洗涤。减少 了采用减速器造成的能量传递，并且采用专用的高顶波轮，配合专用的洗涤程序和水流等， 使衣物在洗涤过程中，在洗衣机的内桶里能从波轮中间向两边翻转，将桶底的衣物翻转上 来，上面的衣物能翻转下去，所有的衣物都能被洗净，而且，衣物的翻转，带动了衣物的相互 摩擦，可以更好的提高衣物的洗净度。本发明洗涤后所有的衣物都能因为翻转而被洗净，使 衣物洗涤均勻度也大大提高，均勻度能达到4-5之间。该洗涤程序水流等与普通的洗衣机 不同，电机转动和停止的时间都比较短。随着负载重量的不同，电机的转动时间在0. 5-1. 1 秒之间，停止时间在0. 1-0. 3秒之间。电机的加速度和速度比较高，电机能在短时间内来回 转换方向，并带动负载来回转动。本发明利用电机转速的改进及直接驱动波轮，能在尽量利用水的冲击作用力的基 础上，依靠洗涤物自身的相互作用力，波轮和洗涤物的作用力，洗涤物跟桶壁的作用力和波 轮转动作用的离心力，最大化的利用这些力，在洗涤过程中，推动洗涤波轮上方的洗涤物在 转动过程上升到最高处，在重力，离心力和下面洗涤物的摩擦力作用下回落到最外围的内 桶底处，然后继续在洗涤波轮上方的洗涤物作用下上升到洗涤波轮上方进行第二次洗涤， 如此反复下去。该结构不但使洗涤物在洗涤过程中不会缠绕在一起，而且全面、充分、反复、 高效的进行洗涤，同时不需要高水位洗涤，节省了大量的水资源；另外，该洗涤过程，在整个 运动中洗涤物的每个部位都进行受力和运动，受力频率较高且比较均勻。在洗涤物翻转的 一个洗涤过程中，各作用力周期性的作用，磨损力小，而对污垢的去除效果好，提高了洗涤 的效率，避免了洗涤物缠绕在一起对其造成变形。下面结合附图对本发明的作进一步详细的描述。图1是本方明洗衣机洗涤衣物翻转运动轨迹示意图；图2是本发明所述的实现该洗涤方法的波轮结构示意图；图3是本发明所述波轮叶片底部轮廓曲线示意图；图4是本发明所述波轮转动时波轮叶片带动水流运动方向示意图；图5是本发明所述波轮底盘结构和颈部的基本轮廓曲线示意图；图6是本发明所述洗涤方法洗涤物在洗涤桶底部波轮外面的受力示意图7是本发明所述洗涤方法洗涤物在两个波轮叶片之间区域时受力示意图；图8是本发明所述洗涤方法洗涤物顺着波轮叶片向中心往上运动时受力示意图；图9是本发明所述洗涤方法洗涤物顺着波轮叶片向波轮颈部最顶端运动时受力 示意图；图10是本发明所述洗涤方法洗涤物顺着洗涤桶底部倒角处往下运动时受力示意 图；图11是本发明全自动波轮洗衣机洗涤桶底示意图。
后半个运动周期为在洗涤物运动到波轮颈部4顶部的过程中，其受到下面将要 向上运动的洗涤物给予的向上的推力作用和水流的冲击作用；在洗涤物运动到波轮颈部4 顶部时，其由于惯性继续向上运动，同时其受到自身的重力作用和下面已经落下的洗涤物 给予的拉力和扭力及波轮转动中产生的离心力，洗涤物在短暂上抛后做向外翻转公转运动 直至到达洗涤桶1底部远离波轮中心的位置，此过程运动方式呈反螺旋下降运动，同时，洗 涤物做自翻转运动。本发明洗涤方式不需要高水位，只要洗涤用水能把洗涤物浸湿，即使没有足够的 水把洗涤物浮起时也可以实现高效率洗涤，洗涤物在洗涤桶底和波轮的不同位置处受力各 不相同，其具体分析如下。A、当洗涤物在洗涤桶1底部的波轮1外面时，洗涤物受能使洗涤物随着波轮运动 的来自波轮1的静摩擦力AFliw^使洗涤物向上运动的来自于在波轮1上面的洗涤物的作 用力ΔFttftft、使洗涤物有向洗涤桶底部和洗涤桶边沿运动趋势的来自被波轮1搅拌的溢到 波轮1和洗涤桶1之间的水流的作用力AF’阻止洗涤物运动趋势的来自洗涤物和洗涤桶 1之间的摩擦力AFwsa，洗涤物自身和垂直其上的洗涤物的合重力G的作用力。浮力AFff 在此处对洗涤物运动影响极小，可以忽略，如图6所示，波轮顺时针转动，洗涤物所受力为Δ F合=Δ F摩擦力+ Δ F静摩擦+ Δ F水+ Δ F洗潘物+G此时洗涤物的运动轨迹为，洗涤物随波轮1转动的同时沿着波轮1向上运动。B、当洗涤物在两个波轮叶片3之间区域时，其所受力为八？合=Δ F摩擦力+ AF离+ AF推+ AF静摩擦+ AF水+ AF洗潘物+G+Δ F浮Δ Fwsa为垂直高度较低的洗涤物给予的摩擦力，Δ Fs为波轮1在转动的过程形成 的离心力，AFlt为波轮叶片3对洗涤物的推力，为波轮1在启动的过程中给予洗涤 物的静摩擦力，AFi为在波轮1推动下形成的水流的作用力，AFttftft为垂直高度较高的洗 涤物给予的扭力和阻力，G为垂直高度比其高的洗涤物和自身的合重力。洗涤过程中波轮1 在不停的停止又启动，来自波轮1的静摩擦力不停的作用给洗涤物，使其持续向上运动，受 力情况如图7所示，该状态为波轮顺时针转动。C、当洗涤物顺着波轮叶片3由外向中心往上运动时，其受力为 八卩合=ΔΡ摩擦力+ AF静摩擦+ AF水+ AF洗潘物+G+AF离+ AF推+ AF波论叶 Δ Fwsa为在上升过程中来自周围洗涤物的摩擦力，G为其自身和垂直高度比其高 的并压在其上的洗涤物的合重力，该过程中靠下面的洗涤物给予的向上的推力AFlt和波 轮1在启动过中的静摩擦力，水流的作用力AFp ΔFttitft为垂直高度较高的洗涤 物给予的扭力和阻力，AFs为随着波轮转动产生的离心力，Δ Fsfw为波轮叶片给予的推 力，受这些力的作用使洗涤物往上运动，受力情况如图8所示，该状态为波轮逆时针转动。D、当洗涤物顺着波轮叶片3向波轮颈部4最顶端运动时，其受力为AF合=AF摩擦力+G+AF推+ AF离+ AF洗潘物+ AF水此处摩擦力AFwsa为波轮1给洗涤物的摩擦力，由于洗涤物将要脱离波轮1，摩 擦力很小，洗涤物主要受下面洗涤物给予的向上的推力ΔFttftft,随波轮转动产生的AFs和 波轮叶片给予的推力AFlt，为水流的冲击力，洗涤物保持这个运动趋势，直至脱离波 轮1 ；当运动到最顶端时洗涤物脱离波轮，由于自身的重力作用，洗涤物做短暂的类似抛物 运动；然后在下面洗涤物的作用和随着波路转动产生的离心力作用下运动到远离波轮中心的洗涤桶壁处，受力情况如图9所示，该状态为波轮逆时针转动。E、当洗涤物落下后，其顺着洗涤桶1底部倒角处往下运动，洗涤物受到垂直高度 低于其的洗涤物的拉力AFe、垂直高度高于其的洗涤物的压力AFffi和洗涤桶转动过程中 的向心力AF…此处洗涤物受到斜向下的合力AF合的作用，直至洗涤桶1底部，受力情况 如图10所示，该状态为波轮逆时针转动。通过上述A-E五个过程的描述，可以得出洗涤物的一个完整的运动轨迹，如图1所示。如图2所示，本发明实施例所述的波轮1，包括波轮底盘2及设于波轮底盘2上的 三个波轮叶片3，波轮叶片3为两层阶梯状结构，梯层之间平滑过度，波轮叶片3的高度沿径 向方向由波轮底盘2边沿沿径向方向向中心梯层次增加，梯层之间为平滑弧面过度，各波 轮叶片3沿径向汇聚于波轮底盘2中心一凸起的波轮颈部4，所述的波轮叶片3包括底部基 座5和上层的凸筋6，底部基座5和凸筋6分别包括相对波轮底盘2边沿一侧的衣物上升面 51,61和与衣物上升面51、61平滑过度连接的左、右侧壁52、62，所述的凸筋6还包括与衣 物上升面61和左、右侧壁62平滑过度连接的上表面63，凸筋衣物上升面61与底部基座衣 物上升面51平滑过度，底部基座衣物上升面51坡度为0° 45°，凸筋衣物上升面61坡 度为30° 60°，凸筋衣物上升面61坡度比底部基座衣物上升面51坡度至少大5°，每两 波轮叶片3之间的波轮底盘2上设有流水孔7。如图3所示，本发明底部基座与波轮底盘2连接的轮廓线8由三部分轮廓曲线81、 82,83构成，波轮底盘2边沿处轮廓曲线81的宽度最大，波轮底盘2中心处轮廓曲线83的 宽度最小，最外的轮廓曲线81为“八”字型向波轮底盘2中心处方向收拢的圆弧曲线9，中 间的轮廓曲线82呈“()”形，最里的轮廓曲线83为向波轮底盘2中心处方向继续收拢的曲线。如图4所示，所述的底部基座5沿衣物上升面51平滑升高，衣物上升面51在波轮 底盘圆周边沿处与波轮底盘2倾斜角α为90° 100°，最外轮廓曲线81和最里轮廓曲 线83对应的左、右侧壁521、523与波轮底盘2倾斜角β、Y为90° 100°，中间轮廓曲 线82对应的左、右侧壁522与波轮底盘2倾斜角θ为110° 120° ；所述的凸筋左、右侧 壁与波轮底盘的倾斜角比底部基座左、右侧壁与波轮底盘的倾斜角大30° 40°如图5所示，所述的波轮底盘2自边沿向中心升高，于中心处凸起形成一下粗上细 圆台结构的波轮颈部4，波轮底盘2边沿倾斜角η为0° 15°，上述结构使得两波轮叶片 之间的蓄水足够多，波轮叶片搅拌水量就会足够大，形成的水势也比较大，转化的动能足够 提供洗涤物的翻转运动；波轮颈部4圆台圆周面与垂直方向的夹角ε为30° 士5°，洗涤 物在爬行过程中受到的摩擦力、水流的冲击力和波轮叶片的作用力达到平衡，洗涤物不容 易缠绕在一起，而且可以进行全方位的翻转运动。所述的波轮颈部4与波轮底盘2之间连 接处10为弧形过度，弧形半径与最外的轮廓曲线81 “八”字型向波轮底盘中心方向收拢的 圆弧曲线9弧度相同。上述的波轮底盘和与波轮底盘匹配的洗涤桶其半径比为0. 5 0. 8，最优为 0. 65 0. 75，这样洗涤波轮上的洗涤物和洗涤波轮与洗涤桶之间的洗涤物相互作用力最适合。还有一个重要的因素是在洗涤桶底与洗涤桶壁的圆周连接部设置有至少一个回水导向槽101，洗涤时当水流通过回水导向槽101产生相应的作用力托起衣物，将衣物带回 波轮1上。所述回水导向槽101深度低于洗涤桶底的水平面，所述回水导向槽的深度在 5-15mm，宽度为15-20mm，所述回水导向槽的凹面弧度在90° -160°之间。本发明中洗涤桶底结构还可以制作成一个以上的回水导向槽顺序排布，这样设计 的好处在于可以使洗涤桶底部边缘形成波浪形的起伏结构。而使水在沿着洗涤桶边缘环流 的同时产生向上的冲力，将衣物带离洗涤桶底部。使其重新回到洗涤桶中部的循环过程中。本专利洗涤桶底结构加强了洗涤物的从上往下的翻动效果，使从洗涤波轮上方下 降的洗涤物很容易翻动到洗涤波轮上，参与下一个循环运动。本发明还有另外一种特殊情况在水量很多洗涤物很少的情况下，此时洗涤物之 间的作用力、洗涤物与波轮之间的作用力远小于水的作用力，洗涤桶中水的浮力足以把洗 涤物托起，洗涤物在水面做从四周向中心的翻动，在水下做从中心向四周的翻动运动。这个 运动方向即为此洗涤方法的水流的整体运动方向。


本发明公开了一种直驱式全自动波轮洗衣机及其洗涤方法，通过直驱电机直接驱动波轮的方式进行洗涤，当开始启动至洗涤状态时，电机的初始速度低于运转过程的保持速度，在保持速度运转的过程中采用循环变速的循环水流驱动方式，对应为洗涤桶内的水流循环翻转，电机先运转长时间的强水流驱动将衣物翻转开后，再进行短时间的平衡水流驱动自动修正衣物在洗涤桶内的偏置，依次循环。衣物在洗涤桶内绕着波轮中心公转运动的同时沿着波轮叶片向上的螺旋式上升运动，衣物运动至波轮中心的波轮颈部后从波轮中心向周边翻转，顺着洗涤桶壁落下至桶底周边，再将桶底的衣物由外围向波轮中心翻转上来，上面的衣物由中心向外围翻转下去。本发明能够自动平衡负载。